Исследование тороидального резонатора ускорительного СВЧ‑ионного двигателя

Abstract

В работе представлены результаты исследования тороидального резонатора, прототипа ускорительного СВЧ‑ионного двигателя, в части определения величины ускоряющего напряжения в ёмкостном зазоре тороидального резонатора. Для решения данной задачи были применены экспериментальные методы теплового и частотного анализа. Показано, что при энергопотреблении СВЧ‑автогенератора 3 Вт в режиме работы прототипа без разряда мощность СВЧ‑потерь в полости тороидального резонатора составила 1.271 Вт по частотному методу и 0.97 Вт по калориметрическому методу. Величина ускоряющего напряжения в зазоре, рассчитанная по мощности СВЧ‑потерь, найденная тепловым методом, составила 436.8 В. Частотный метод показал, что мощности гармоник основной частоты в полости тороидального резонатора пренебрежимо малы по сравнению с основной частотой. При совместной работе резонаторов гармоники основной частоты служат индикаторами их резонансных областей

The paper presents the results of a study of the toroidal resonator of the prototype of an accelerating microwave ion thruster, in terms of determining the magnitude of the accelerating voltage in the gap. To solve this problem, the experimental method of frequency analysis and the thermal method were applied. It is shown that when the power consumption of the microwave generator is 3 watts in the prototype operation mode without discharge, the power of the microwave losses in the cavity of the toroidal resonator amounted to 1.271 watts by the frequency method and 0.97 Watts by the calorimetric method. The magnitude of the accelerating voltage in the gap, calculated from the power of the microwave losses found by the thermal method, was 436.8 V. The frequency method showed that the power of the harmonics of the fundamental frequency in the cavity of the toroidal resonator is negligible compared to the fundamental frequency. When resonators work together, the harmonics of the fundamental frequency can serve as indicators of their resonant regions